纳米涂层材料已成为表面工程研究领域的一个重要分支，而反应生成纳米涂层材料由于具有更为优异的性能，成为近年来的研究热点。 自行研制了气体隧道反应等离子喷枪，并用于反应等离子喷涂，通过喷涂Ti粉实现Ti-N₂反应制备出了纳米TiN涂层。本文主要研究了反应等离子喷涂TiN涂层的工艺参数，涂层的力学与摩擦磨损性能，讨论了纳米TiN涂层形成的机理。利用XRD、SEM、TEM及HRTEM等分析手段研究分析了涂层的结构、微观组织，以及涂层内的晶体缺陷。 研究发现，在本试验条件下，当P≈28～40kW，N₂／Ar=1：1至3：1，反应室N₂气流量为20L／min，枪距为20-30mm时，沉积速率最高，约为57.2 μm／s，涂层的横截面显微硬度最高可达Hv₁₀₀=2027.9。 试验结果表明，反应等离子喷涂TiN涂层主要由TiN相以及极少量Ti的氧化物组成。TiN涂层呈波浪状多层组织，涂层组织致密，层间结合情况良好。TEM分析表明，涂层由直径50～70nm之间的纳米晶构成；高分辨观察说明，TiN涂层中的纳米微晶是被非晶包围着的，纳米晶之间为小角度晶界。涂层中存在扩展位错、位错塞积列、（孪）晶界等晶体缺陷。 TiN涂层具有明显的硬度压痕尺寸效应，利用显微压痕技术计算出反应喷涂TiN涂层的断裂韧性值为K_IC=4.51MPa·m^1/2，明显高于热喷涂Al₂O₃及ZrO₂涂层。 在无润滑条件下，反应等离子喷涂TiN涂层的耐磨性明显高于淬火M2钢，在高载荷下，其耐磨性是M2钢的2.5倍；同时，由于TiN的自润滑效应，涂层的减摩性远远优于M2钢，高载荷下摩擦系数仅是M2钢的5.3％。 反应等离子喷涂TiN涂层本质上是等离子辅助化学气相沉积，以及Ti在N₂气中燃烧合成TiN。喷涂过程中参与反应的N元素来自离子气和反应室中的N₂气，以后者为主。